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2024莆田一中高三上学期期中考试物理含解析
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这是一份2024莆田一中高三上学期期中考试物理含解析，共28页。试卷主要包含了单项选择题，双项选择题，填空题，实验题，解答题等内容，欢迎下载使用。
考试时间：75分钟
考试范围：一轮复习第一章至第六章
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2022年10月，一只编号为234684、年龄只有5个月大的斑尾塍（chéng）鹬（yù），居然昼夜不停地飞行了至少13560km。从10月13日到10月24日，长达11天它不眠不休，从美国的阿拉斯加到了澳大利亚塔斯马尼亚州东北部的安森斯湾。下列说法正确的是（ ）
A. 小鸟在11天内位移是13560km
B. 小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量为0
C. 在计算全程的平均速率时，可以把小鸟看成质点
D. 小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，不受空气对它的作用力
2. 如图所示，科学团队在地球表面进行探测器的悬停实验，为未来探测器在更遥远的天体安全着陆做准备。当探测器向下喷出火焰时，探测器悬停在地表上空，探测器在时间内向下喷射的气体的质量为，气体喷出时的速度大小为，此过程认为探测器的总质量保持不变，喷射气体的重力忽略不计，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器悬停地表上空时处于完全失重状态
B. 探测器对喷射气体的作用力大于喷射气体对探测器的作用力
C. 时间内，探测器的动量变化量为
D. 探测器的质量为
3. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大
B. 受到魔盘的摩擦力缓慢增大
C. 受到的合外力大小不变
D. 受到魔盘的作用力大小不变
4. 如图a所示，一滑块置于长木板左端，木板放置在水平地面上，已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个的变力作用，从时刻开始计时，滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图b所示，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2B. 木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1
C. 图b中，D. 木板的最大加速度为
二、双项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全得得3分，选错得0分。
5. 在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知同步轨道和墓地轨道的轨道半径分别为R1、R2，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，地球自转周期为T0，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在同步轨道运行时速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度
B. 在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度
C. 若要从Q点逃脱地球的引力束缚，则在该处速度必须大于11.2km/s
D. 沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
6. 质量皆为m的甲、乙两人分别站在质量为M的小船的船头和船尾，随船以速度v0在水面上向左运动（不计阻力）。两人同时以对地的速率ν水平跳出，其中甲沿船前进的方向跳出，乙沿相反方向跳出，则（ ）
A. 乙对船做的功较多
B. 船对乙的冲量较大
C. 船速不变
D. 船速增大
7. 如图所示，一学生做定点投篮游戏。第一次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角α=60°；第二次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角β=30°；两次出手的位置在同一竖直线上，结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点。不计空气阻力，则从篮球出手到运动到点C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动时间的比值为1：3
B. 上升的最大高度的比值为1：3
C. 在C点时，两次球的机械能相等
D. 两次球的初动能相等
8. 如图所示，静止在光滑水平面上的小车，由三段轨道平滑连接而成。AB段是倾角为的斜面，BC段水平，CD段是半径为的竖直圆弧，A、D两点等高，小车的总质量为。一质量为的小物块，从A点以的初速度沿斜面向下运动，当其首次经过BC段的最左端时，速度大小为。已知AB段粗糙，BC段、CD段均光滑，重力加速度取，，则（ ）
A. 小物块最终相对于小车静止在B点B. 小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为
C. 小物块会从D点离开小车D. 小车向左位移最大时小物块的速度大于
三、填空题：本题共3小题，共12分。
9. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2。万有引力常数为G，则X星球的质量为___________；登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为___________。
10. 如图所示，a、b两物体的质量分别为ma和mb由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，加速度大小为a1=______；当用大小仍为F的恒力沿竖直方向拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，则x1________x2（大于，小于，等于）。
11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则m1________m2（大于，小于，等于），时间内弹簧的弹性势能最大的时刻是________。
四、实验题：本题共2小题，共12分。
12. 小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
13. 某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上侧固定一竖直遮光条，滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连；细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下：
（1）如图乙，用游标卡尺测出遮光条的宽度d=________mm。
（2）实验时，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些。
（3）在滑块上挂上细线与钩码，接通气源，将滑块从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。
（4）用天平测出滑块和遮光条总质量M及钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g，滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关式________。
（5）多次改变光电门2的位置，重复（3）的步骤，实验中，利用所测数据，作出关系图像如图丙所示，则当地重力加速度大小为________（结果保留三位有效数字）。
五、解答题：本题共3小题，共36分。
14. 飞行员从俯冲状态往上拉升时，会使血压降低、大脑缺血而发生黑视。针对这种情况，飞行员必须进行严格的训练。训练装置如图所示，飞行员坐在离心舱内的座椅上，座椅到转轴的距离为，离心舱在竖直平面内做匀速圆周运动。某次训练时，质量为的飞行员在转动过程中的加速度为（为重力加速度），求：
（1）飞行员匀速转动的角速度；
（2）飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小；
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程中，座椅对飞行员做的功。
15. 如图所示，竖直平面内粗糙水平轨道AB与竖直墙壁BC连接，一质量的滑块在与水平方向成的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，经后撤去拉力F，撤去拉力F时滑块未到达B点，滑块与墙壁碰撞后原速率返回。已知水平轨道AB长为10m，拉力F=5N，滑块与水平轨道间的动摩擦因数。取重力加速度大小，求：
（1）作滑块开始运动时的受力分析图并求加速度；
（2）滑块到达B点时的速度大小；
（3）滑块从开始运动至最终停下的过程中，摩擦力的冲量。
16. 如图所示为某种弹射装置示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=6.0kg的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以u=2.0m/s匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量m=2.0kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.10，传送带两轴之间的距离l=6.5m，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B第一次通过传送带后的速度；
（3）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（4）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，即每次碰撞前A均静止。求物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间。
莆田一中2023-2024学年度上学期第一学段考试试卷
高三物理
考试时间：75分钟
考试范围：一轮复习第一章至第六章
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2022年10月，一只编号为234684、年龄只有5个月大的斑尾塍（chéng）鹬（yù），居然昼夜不停地飞行了至少13560km。从10月13日到10月24日，长达11天它不眠不休，从美国的阿拉斯加到了澳大利亚塔斯马尼亚州东北部的安森斯湾。下列说法正确的是（ ）
A. 小鸟在11天内的位移是13560km
B. 小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量为0
C. 在计算全程的平均速率时，可以把小鸟看成质点
D. 小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，不受空气对它的作用力
【答案】C
【解析】
【详解】A．13560km是小鸟运动轨迹的长度，小鸟在11天内的路程是13560km，故A错误；
B．根据冲量的定义可知小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量不为0，故B错误；
C．在计算全程的平均速率时，小鸟的体积和形状可以忽略，可以把小鸟看成质点，故C正确；
D．小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，小鸟受空气对它的升力，竖直方向上和重力平衡，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，科学团队在地球表面进行探测器的悬停实验，为未来探测器在更遥远的天体安全着陆做准备。当探测器向下喷出火焰时，探测器悬停在地表上空，探测器在时间内向下喷射的气体的质量为，气体喷出时的速度大小为，此过程认为探测器的总质量保持不变，喷射气体的重力忽略不计，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器悬停在地表上空时处于完全失重状态
B. 探测器对喷射气体的作用力大于喷射气体对探测器的作用力
C. 时间内，探测器的动量变化量为
D. 探测器的质量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．探测器悬停在地表上空时处于平衡状态，不是完全失重状态，选项A错误；
B．探测器对喷射气体的作用力与喷射气体对探测器的作用力是一对相互作用力，则探测器对喷射气体的作用力等于喷射气体对探测器的作用力，选项B错误；
C．探测器处于悬停状态，则时间内，探测器的动量变化量为零，选项C错误；
D．由动量定理
其中
F=Mg
可得探测器的质量为
选项D正确。
故选D。
3. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大
B. 受到魔盘的摩擦力缓慢增大
C. 受到的合外力大小不变
D. 受到魔盘的作用力大小不变
【答案】B
【解析】
分析】
【详解】AB．设转盘斜面倾角为θ，对人受力分析如下
水平方向和竖直方向分别有
解得
则随着魔盘转速缓慢增大，则人受到魔盘的支持力N缓慢减小，人受到魔盘的摩擦力f缓慢增大，选项A错误，B正确；
C．根据可知，随转速增加人受到的合外力大小增大，选项C错误；
D．人受到魔盘的作用力是支持力和摩擦力的合力，其大小为
则大小随着转速的增加而增大，选项D错误。
故选B。
4. 如图a所示，一滑块置于长木板左端，木板放置在水平地面上，已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个的变力作用，从时刻开始计时，滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图b所示，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2B. 木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1
C. 图b中，D. 木板的最大加速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知，时刻之后，滑块与木板间有相对滑动，滑块受到的滑动摩擦力不随F而变化，可得
解得滑块与木板间的动摩擦因数为
A错误；
B．结合图2可知，时间内，滑块与木板均静止，时间内，滑块与木板仍相对静止，木板在地面滑行，可知时刻木板与地面间达到最大静摩擦力，可得
解得木板与地面间的动摩擦因数为
B错误；
CD．时刻，滑块与木板恰好发生相对滑动，由牛顿第二定律对滑块、木板分别可得
其中
联立解得
，
之后木板的加速度保持不变，故木板的最大加速度为，C正确，D错误。
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全得得3分，选错得0分。
5. 在高空运行同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知同步轨道和墓地轨道的轨道半径分别为R1、R2，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，地球自转周期为T0，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在同步轨道运行时的速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度
B. 在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度
C. 若要从Q点逃脱地球的引力束缚，则在该处速度必须大于11.2km/s
D. 沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．同步轨道的卫星和在地球赤道随地球自转的物体的角速度相等，由公式
可知在同步轨道运行时的速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度，故A正确；
B．在转移轨道上经过P点和在同步轨道上经过P点时受到的万有引力相同，由
可知，在转移轨道上经过P点的加速度等于在同步轨道上经过P点的加速度，故B错误；
C．卫星要逃脱地球引力束缚，则卫星离开地球时的速度必须大于等于11.2km/s，卫星从Q点离开地球到墓地轨道过程中动能减少，所以卫星要从墓地轨道逃脱地球，需要的速度比第二宇宙速度11.2km/s小，故C错误；
D．由开普勒第三定律可得
沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
故D正确。
故选AD。
6. 质量皆为m的甲、乙两人分别站在质量为M的小船的船头和船尾，随船以速度v0在水面上向左运动（不计阻力）。两人同时以对地的速率ν水平跳出，其中甲沿船前进的方向跳出，乙沿相反方向跳出，则（ ）
A. 乙对船做的功较多
B. 船对乙的冲量较大
C. 船速不变
D. 船速增大
【答案】ABD
【解析】
【详解】B．根据动量定理可知，船对甲的冲量为
船对乙的冲量为
可知船对乙的冲量较大，故B正确；
ACD．根据水平方向动量守恒可知
可知
则船速增大，根据动能定理可知乙对船的作用力做功较多，故C错误，AD正确；
故选ABD。
7. 如图所示，一学生做定点投篮游戏。第一次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角α=60°；第二次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角β=30°；两次出手的位置在同一竖直线上，结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点。不计空气阻力，则从篮球出手到运动到点C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动时间的比值为1：3
B. 上升的最大高度的比值为1：3
C. 在C点时，两次球的机械能相等
D. 两次球的初动能相等
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．对第一次出手，有
第二次出手，有
联立求得
求得
A错误，B正确；
CD．对第一次出手，有
，，
对第二次出手，有
，，
联立求得
，
因二者初速度相同，则初动能相同，但速度在水平方向上的分量不同，则打在篮板上的末速度不同，则在C点时，两球的机械能不同，C错误，D正确。
故选BD。
8. 如图所示，静止在光滑水平面上的小车，由三段轨道平滑连接而成。AB段是倾角为的斜面，BC段水平，CD段是半径为的竖直圆弧，A、D两点等高，小车的总质量为。一质量为的小物块，从A点以的初速度沿斜面向下运动，当其首次经过BC段的最左端时，速度大小为。已知AB段粗糙，BC段、CD段均光滑，重力加速度取，，则（ ）
A. 小物块最终相对于小车静止在B点B. 小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为
C. 小物块会从D点离开小车D. 小车向左位移最大时小物块的速度大于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．只要小物块在B点速度不为零，小物块就会冲上斜面，并下滑。由能量守恒定律，小物块最终相对于小车静止在B点。A正确；
B．设小车质量为，小物块质量为。设水平向右为正方向，小物块首次经过BC段的最左端时速度，小车和小物块水平方向动量守恒
解得
小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为。B错误；
C．设小物块在CD段上升最大高度（相对BC）为，此时小物块和小车速度相同，设为。由水平方向动量守恒，得
由机械能守恒定律
解得
小物块不会从D点离开小车。C错误；
D．小车向左位移最大时，小车的速度为零，小物块此时在CD段，设小物块的速度为， 速度方向与水平方向的夹角为，由水平方向动量守恒得
因为
得
D正确。
故选AD。
三、填空题：本题共3小题，共12分。
9. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2。万有引力常数为G，则X星球的质量为___________；登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为___________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]研究载着登陆舱探测飞船在该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动， 根据万有引力提供向心力有
得
[2]根据万有引力提供向心力有
得
登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为
10. 如图所示，a、b两物体的质量分别为ma和mb由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，加速度大小为a1=______；当用大小仍为F的恒力沿竖直方向拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，则x1________x2（大于，小于，等于）。
【答案】 ①. [1] ②. [2]等于
【解析】
【详解】[1]对两物体整体分析,可得
求得
[2]竖直拉动两物体时,对两物体整体分析,可得
对b分析
水平拉动两物体时,对b分析
综合计算比较得出
11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则m1________m2（大于，小于，等于），时间内弹簧的弹性势能最大的时刻是________。
【答案】 ①. 小于 ②. t1、t3
【解析】
【详解】[1][2]两物块与弹簧组成的系统动量守恒，根据图乙可知，时间内m1的速度始终大于m2的速度，则可知此过程中弹簧被压缩，而t1时刻弹簧被压缩至最短，此时两物块拥有共同速度v，之后m2继续加速，m1继续减速，某时刻m1速度减为零后反向加速，直至时刻t2两者速度均达到最大值，此时弹簧恢复原长，根据动量守恒定律有
整理可得
而根据图像可知
所以
t1时刻弹簧被压缩至最短，弹簧的弹性势能最大，由图知，t3时刻两物块共速，根据动量守恒，t3时刻两物块速度与t1时刻共速时速度相同，根据能量守恒，t3时刻弹簧的弹性势能最大，即t1、t3时刻弹簧的弹性势能最大。
四、实验题：本题共2小题，共12分。
12. 小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
【答案】 ①. 0.10 ②. 1.0 ③. 1.5 ④.
【解析】
【详解】（3）[1]小球在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得频闪相机闪光的周期为
（4））[2]小球在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图可知碰懂前小球速度为
[3]碰撞后小球的速度为
（5）[4]碰撞后小球的速度为
根据动量守恒可得
可得
13. 某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上侧固定一竖直遮光条，滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连；细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下：
（1）如图乙，用游标卡尺测出遮光条的宽度d=________mm。
（2）实验时，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些。
（3）在滑块上挂上细线与钩码，接通气源，将滑块从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。
（4）用天平测出滑块和遮光条的总质量M及钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g，滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关式________。
（5）多次改变光电门2的位置，重复（3）的步骤，实验中，利用所测数据，作出关系图像如图丙所示，则当地重力加速度大小为________（结果保留三位有效数字）。
【答案】 ①. 3.30 ②. 升高 ③. 见解析 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺测出遮光条的宽度为
（2）[2]依题意，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块从右向左做减速运动，右端较低，为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端升高一些。
（4）[3]若机械能守恒定律，则有
整理，可得
（5）[4]由上一问关系式，可变形为
结合图像可知
解得
五、解答题：本题共3小题，共36分。
14. 飞行员从俯冲状态往上拉升时，会使血压降低、大脑缺血而发生黑视。针对这种情况，飞行员必须进行严格的训练。训练装置如图所示，飞行员坐在离心舱内的座椅上，座椅到转轴的距离为，离心舱在竖直平面内做匀速圆周运动。某次训练时，质量为的飞行员在转动过程中的加速度为（为重力加速度），求：
（1）飞行员匀速转动的角速度；
（2）飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小；
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程中，座椅对飞行员做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由向心力公式
可得飞行员匀速转动的角速度为
（2）最高点对飞行员，根据牛顿第二定律
解得飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小为
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程，根据动能定理
解得座椅对飞行员做功为
15. 如图所示，竖直平面内粗糙水平轨道AB与竖直墙壁BC连接，一质量的滑块在与水平方向成的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，经后撤去拉力F，撤去拉力F时滑块未到达B点，滑块与墙壁碰撞后原速率返回。已知水平轨道AB长为10m，拉力F=5N，滑块与水平轨道间的动摩擦因数。取重力加速度大小，求：
（1）作滑块开始运动时的受力分析图并求加速度；
（2）滑块到达B点时的速度大小；
（3）滑块从开始运动至最终停下的过程中，摩擦力的冲量。
【答案】（1）受力分析见解析，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块的受力分析如图
建立如图所示的直角坐标系，根据牛顿第二定律
求得
（2）滑块时的速度
走过的距离是
撤去力F后，滑块加速度
求得
（3）撤去力F后，滑块滑动的时间
滑块与墙壁碰撞后原速率返回后停下的时间
滑块从开始运动至最终停下过程中，摩擦力的冲量
16. 如图所示为某种弹射装置的示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=6.0kg的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以u=2.0m/s匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量m=2.0kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.10，传送带两轴之间的距离l=6.5m，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B第一次通过传送带后的速度；
（3）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（4）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，即每次碰撞前A均静止。求物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间。
【答案】（1）7m/s；（2）6m/s；（3）27J；（4）8.25s
【解析】
【详解】（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时，根据动能定理有
解得，物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小为
（2）物块B通过传送带，若一直减速，则根据动能定理可得
解得
则物块B第一次通过传送带后的速度为
（3）物块B与物块A碰撞，取向左为正方向，则根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，物块B与物块A第一次碰撞后，A、B的速度分别为
，
则物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能为
（4）物块B与物块A第一次碰撞后，滑到传送带上向右减速，根据牛顿第二定律有
可得，物块B在传送带上滑动的加速度为
则物块B在传送带上向右减速的时间为
物块B在传送带上向右减速的位移为
物块B在传送带上向左加速的时间为
则物块B在传送带上向左加速的位移为
则物块B在传送带上向左匀速的时间为
物块B与物块A第二次碰撞，取向左为正方向，则根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，物块B与物块A第二次碰撞后，B的速度为
则物块B在传送带上第二次向右减速的时间为
则物块B在传送带上第二次向左加速的时间为
则物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间为
考试时间：75分钟
考试范围：一轮复习第一章至第六章
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2022年10月，一只编号为234684、年龄只有5个月大的斑尾塍（chéng）鹬（yù），居然昼夜不停地飞行了至少13560km。从10月13日到10月24日，长达11天它不眠不休，从美国的阿拉斯加到了澳大利亚塔斯马尼亚州东北部的安森斯湾。下列说法正确的是（ ）
A. 小鸟在11天内位移是13560km
B. 小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量为0
C. 在计算全程的平均速率时，可以把小鸟看成质点
D. 小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，不受空气对它的作用力
2. 如图所示，科学团队在地球表面进行探测器的悬停实验，为未来探测器在更遥远的天体安全着陆做准备。当探测器向下喷出火焰时，探测器悬停在地表上空，探测器在时间内向下喷射的气体的质量为，气体喷出时的速度大小为，此过程认为探测器的总质量保持不变，喷射气体的重力忽略不计，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器悬停地表上空时处于完全失重状态
B. 探测器对喷射气体的作用力大于喷射气体对探测器的作用力
C. 时间内，探测器的动量变化量为
D. 探测器的质量为
3. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大
B. 受到魔盘的摩擦力缓慢增大
C. 受到的合外力大小不变
D. 受到魔盘的作用力大小不变
4. 如图a所示，一滑块置于长木板左端，木板放置在水平地面上，已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个的变力作用，从时刻开始计时，滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图b所示，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2B. 木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1
C. 图b中，D. 木板的最大加速度为
二、双项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全得得3分，选错得0分。
5. 在高空运行的同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知同步轨道和墓地轨道的轨道半径分别为R1、R2，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，地球自转周期为T0，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在同步轨道运行时速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度
B. 在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度
C. 若要从Q点逃脱地球的引力束缚，则在该处速度必须大于11.2km/s
D. 沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
6. 质量皆为m的甲、乙两人分别站在质量为M的小船的船头和船尾，随船以速度v0在水面上向左运动（不计阻力）。两人同时以对地的速率ν水平跳出，其中甲沿船前进的方向跳出，乙沿相反方向跳出，则（ ）
A. 乙对船做的功较多
B. 船对乙的冲量较大
C. 船速不变
D. 船速增大
7. 如图所示，一学生做定点投篮游戏。第一次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角α=60°；第二次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角β=30°；两次出手的位置在同一竖直线上，结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点。不计空气阻力，则从篮球出手到运动到点C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动时间的比值为1：3
B. 上升的最大高度的比值为1：3
C. 在C点时，两次球的机械能相等
D. 两次球的初动能相等
8. 如图所示，静止在光滑水平面上的小车，由三段轨道平滑连接而成。AB段是倾角为的斜面，BC段水平，CD段是半径为的竖直圆弧，A、D两点等高，小车的总质量为。一质量为的小物块，从A点以的初速度沿斜面向下运动，当其首次经过BC段的最左端时，速度大小为。已知AB段粗糙，BC段、CD段均光滑，重力加速度取，，则（ ）
A. 小物块最终相对于小车静止在B点B. 小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为
C. 小物块会从D点离开小车D. 小车向左位移最大时小物块的速度大于
三、填空题：本题共3小题，共12分。
9. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2。万有引力常数为G，则X星球的质量为___________；登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为___________。
10. 如图所示，a、b两物体的质量分别为ma和mb由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，加速度大小为a1=______；当用大小仍为F的恒力沿竖直方向拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，则x1________x2（大于，小于，等于）。
11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则m1________m2（大于，小于，等于），时间内弹簧的弹性势能最大的时刻是________。
四、实验题：本题共2小题，共12分。
12. 小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
13. 某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上侧固定一竖直遮光条，滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连；细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下：
（1）如图乙，用游标卡尺测出遮光条的宽度d=________mm。
（2）实验时，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些。
（3）在滑块上挂上细线与钩码，接通气源，将滑块从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。
（4）用天平测出滑块和遮光条总质量M及钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g，滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关式________。
（5）多次改变光电门2的位置，重复（3）的步骤，实验中，利用所测数据，作出关系图像如图丙所示，则当地重力加速度大小为________（结果保留三位有效数字）。
五、解答题：本题共3小题，共36分。
14. 飞行员从俯冲状态往上拉升时，会使血压降低、大脑缺血而发生黑视。针对这种情况，飞行员必须进行严格的训练。训练装置如图所示，飞行员坐在离心舱内的座椅上，座椅到转轴的距离为，离心舱在竖直平面内做匀速圆周运动。某次训练时，质量为的飞行员在转动过程中的加速度为（为重力加速度），求：
（1）飞行员匀速转动的角速度；
（2）飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小；
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程中，座椅对飞行员做的功。
15. 如图所示，竖直平面内粗糙水平轨道AB与竖直墙壁BC连接，一质量的滑块在与水平方向成的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，经后撤去拉力F，撤去拉力F时滑块未到达B点，滑块与墙壁碰撞后原速率返回。已知水平轨道AB长为10m，拉力F=5N，滑块与水平轨道间的动摩擦因数。取重力加速度大小，求：
（1）作滑块开始运动时的受力分析图并求加速度；
（2）滑块到达B点时的速度大小；
（3）滑块从开始运动至最终停下的过程中，摩擦力的冲量。
16. 如图所示为某种弹射装置示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=6.0kg的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以u=2.0m/s匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量m=2.0kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.10，传送带两轴之间的距离l=6.5m，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B第一次通过传送带后的速度；
（3）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（4）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，即每次碰撞前A均静止。求物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间。
莆田一中2023-2024学年度上学期第一学段考试试卷
高三物理
考试时间：75分钟
考试范围：一轮复习第一章至第六章
一、单项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
1. 2022年10月，一只编号为234684、年龄只有5个月大的斑尾塍（chéng）鹬（yù），居然昼夜不停地飞行了至少13560km。从10月13日到10月24日，长达11天它不眠不休，从美国的阿拉斯加到了澳大利亚塔斯马尼亚州东北部的安森斯湾。下列说法正确的是（ ）
A. 小鸟在11天内的位移是13560km
B. 小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量为0
C. 在计算全程的平均速率时，可以把小鸟看成质点
D. 小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，不受空气对它的作用力
【答案】C
【解析】
【详解】A．13560km是小鸟运动轨迹的长度，小鸟在11天内的路程是13560km，故A错误；
B．根据冲量的定义可知小鸟在某段匀速飞行的过程中重力的冲量不为0，故B错误；
C．在计算全程的平均速率时，小鸟的体积和形状可以忽略，可以把小鸟看成质点，故C正确；
D．小鸟在不扇动翅膀做水平滑行运动时，小鸟受空气对它的升力，竖直方向上和重力平衡，故D错误。
故选C。
2. 如图所示，科学团队在地球表面进行探测器的悬停实验，为未来探测器在更遥远的天体安全着陆做准备。当探测器向下喷出火焰时，探测器悬停在地表上空，探测器在时间内向下喷射的气体的质量为，气体喷出时的速度大小为，此过程认为探测器的总质量保持不变，喷射气体的重力忽略不计，重力加速度大小为g，下列说法正确的是（ ）
A. 探测器悬停在地表上空时处于完全失重状态
B. 探测器对喷射气体的作用力大于喷射气体对探测器的作用力
C. 时间内，探测器的动量变化量为
D. 探测器的质量为
【答案】D
【解析】
【详解】A．探测器悬停在地表上空时处于平衡状态，不是完全失重状态，选项A错误；
B．探测器对喷射气体的作用力与喷射气体对探测器的作用力是一对相互作用力，则探测器对喷射气体的作用力等于喷射气体对探测器的作用力，选项B错误；
C．探测器处于悬停状态，则时间内，探测器的动量变化量为零，选项C错误；
D．由动量定理
其中
F=Mg
可得探测器的质量为
选项D正确。
故选D。
3. 图甲为游乐场中一种叫“魔盘”的娱乐设施，游客坐在转动的魔盘上，当魔盘转速增大到一定值时，游客就会滑向盘边缘，其装置可以简化为图乙。若魔盘转速缓慢增大，则游客在滑动之前（ ）
A. 受到魔盘的支持力缓慢增大
B. 受到魔盘的摩擦力缓慢增大
C. 受到的合外力大小不变
D. 受到魔盘的作用力大小不变
【答案】B
【解析】
分析】
【详解】AB．设转盘斜面倾角为θ，对人受力分析如下
水平方向和竖直方向分别有
解得
则随着魔盘转速缓慢增大，则人受到魔盘的支持力N缓慢减小，人受到魔盘的摩擦力f缓慢增大，选项A错误，B正确；
C．根据可知，随转速增加人受到的合外力大小增大，选项C错误；
D．人受到魔盘的作用力是支持力和摩擦力的合力，其大小为
则大小随着转速的增加而增大，选项D错误。
故选B。
4. 如图a所示，一滑块置于长木板左端，木板放置在水平地面上，已知滑块和木板的质量均为2kg，现在滑块上施加一个的变力作用，从时刻开始计时，滑块所受摩擦力随时间变化的关系如图b所示，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取，则下列说法正确的是（ ）
A. 滑块与木板间的动摩擦因数为0.2B. 木板与水平地面间的动摩擦因数为0.1
C. 图b中，D. 木板的最大加速度为
【答案】C
【解析】
【详解】A．由题意可知，时刻之后，滑块与木板间有相对滑动，滑块受到的滑动摩擦力不随F而变化，可得
解得滑块与木板间的动摩擦因数为
A错误；
B．结合图2可知，时间内，滑块与木板均静止，时间内，滑块与木板仍相对静止，木板在地面滑行，可知时刻木板与地面间达到最大静摩擦力，可得
解得木板与地面间的动摩擦因数为
B错误；
CD．时刻，滑块与木板恰好发生相对滑动，由牛顿第二定律对滑块、木板分别可得
其中
联立解得
，
之后木板的加速度保持不变，故木板的最大加速度为，C正确，D错误。
故选C。
二、双项选择题：本题共4小题，每题6分，共24分。每小题有两项符合题目要求，全选对的得6分，选对但不全得得3分，选错得0分。
5. 在高空运行同步卫星功能失效后，往往会被送到同步轨道上空几百公里处的“墓地轨道”，以免影响其他在轨卫星并节省轨道资源。如图所示，2022年1月22日，我国实践21号卫星在地球同步轨道“捕获”已失效的北斗二号G2卫星后，成功将其送入“墓地轨道”。已知同步轨道和墓地轨道的轨道半径分别为R1、R2，转移轨道与同步轨道、墓地轨道分别相切于P、Q点，地球自转周期为T0，则北斗二号G2卫星（ ）
A. 在同步轨道运行时的速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度
B. 在转移轨道上经过P点的加速度大于在同步轨道上经过P点的加速度
C. 若要从Q点逃脱地球的引力束缚，则在该处速度必须大于11.2km/s
D. 沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
【答案】AD
【解析】
【详解】A．同步轨道的卫星和在地球赤道随地球自转的物体的角速度相等，由公式
可知在同步轨道运行时的速度大于地球赤道上物体随地球自转的线速度，故A正确；
B．在转移轨道上经过P点和在同步轨道上经过P点时受到的万有引力相同，由
可知，在转移轨道上经过P点的加速度等于在同步轨道上经过P点的加速度，故B错误；
C．卫星要逃脱地球引力束缚，则卫星离开地球时的速度必须大于等于11.2km/s，卫星从Q点离开地球到墓地轨道过程中动能减少，所以卫星要从墓地轨道逃脱地球，需要的速度比第二宇宙速度11.2km/s小，故C错误；
D．由开普勒第三定律可得
沿转移轨道从P点运行到Q点所用最短时间为
故D正确。
故选AD。
6. 质量皆为m的甲、乙两人分别站在质量为M的小船的船头和船尾，随船以速度v0在水面上向左运动（不计阻力）。两人同时以对地的速率ν水平跳出，其中甲沿船前进的方向跳出，乙沿相反方向跳出，则（ ）
A. 乙对船做的功较多
B. 船对乙的冲量较大
C. 船速不变
D. 船速增大
【答案】ABD
【解析】
【详解】B．根据动量定理可知，船对甲的冲量为
船对乙的冲量为
可知船对乙的冲量较大，故B正确；
ACD．根据水平方向动量守恒可知
可知
则船速增大，根据动能定理可知乙对船的作用力做功较多，故C错误，AD正确；
故选ABD。
7. 如图所示，一学生做定点投篮游戏。第一次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角α=60°；第二次出手，篮球的初速度方向与竖直方向的夹角β=30°；两次出手的位置在同一竖直线上，结果两次篮球正好垂直撞击到篮板同一位置点。不计空气阻力，则从篮球出手到运动到点C的过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 运动时间的比值为1：3
B. 上升的最大高度的比值为1：3
C. 在C点时，两次球的机械能相等
D. 两次球的初动能相等
【答案】BD
【解析】
【详解】AB．对第一次出手，有
第二次出手，有
联立求得
求得
A错误，B正确；
CD．对第一次出手，有
，，
对第二次出手，有
，，
联立求得
，
因二者初速度相同，则初动能相同，但速度在水平方向上的分量不同，则打在篮板上的末速度不同，则在C点时，两球的机械能不同，C错误，D正确。
故选BD。
8. 如图所示，静止在光滑水平面上的小车，由三段轨道平滑连接而成。AB段是倾角为的斜面，BC段水平，CD段是半径为的竖直圆弧，A、D两点等高，小车的总质量为。一质量为的小物块，从A点以的初速度沿斜面向下运动，当其首次经过BC段的最左端时，速度大小为。已知AB段粗糙，BC段、CD段均光滑，重力加速度取，，则（ ）
A. 小物块最终相对于小车静止在B点B. 小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为
C. 小物块会从D点离开小车D. 小车向左位移最大时小物块的速度大于
【答案】AD
【解析】
【详解】A．只要小物块在B点速度不为零，小物块就会冲上斜面，并下滑。由能量守恒定律，小物块最终相对于小车静止在B点。A正确；
B．设小车质量为，小物块质量为。设水平向右为正方向，小物块首次经过BC段的最左端时速度，小车和小物块水平方向动量守恒
解得
小物块首次经过BC段的最左端时，小车的速度大小为。B错误；
C．设小物块在CD段上升最大高度（相对BC）为，此时小物块和小车速度相同，设为。由水平方向动量守恒，得
由机械能守恒定律
解得
小物块不会从D点离开小车。C错误；
D．小车向左位移最大时，小车的速度为零，小物块此时在CD段，设小物块的速度为， 速度方向与水平方向的夹角为，由水平方向动量守恒得
因为
得
D正确。
故选AD。
三、填空题：本题共3小题，共12分。
9. 为了探测X星球，载着登陆舱的探测飞船在以该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动，周期为T1，总质量为m1。随后登陆舱脱离飞船，变轨到离星球更近的半径为r2的圆轨道上运动，此时登陆舱的质量为m2。万有引力常数为G，则X星球的质量为___________；登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为___________。
【答案】 ①. ②.
【解析】
【详解】[1]研究载着登陆舱探测飞船在该星球中心为圆心，半径为r1的圆轨道上运动， 根据万有引力提供向心力有
得
[2]根据万有引力提供向心力有
得
登陆舱在r1与r2轨道上运动的速度大小之比为
10. 如图所示，a、b两物体的质量分别为ma和mb由轻质弹簧相连，当用恒力F水平向右拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1，加速度大小为a1=______；当用大小仍为F的恒力沿竖直方向拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2，则x1________x2（大于，小于，等于）。
【答案】 ①. [1] ②. [2]等于
【解析】
【详解】[1]对两物体整体分析,可得
求得
[2]竖直拉动两物体时,对两物体整体分析,可得
对b分析
水平拉动两物体时,对b分析
综合计算比较得出
11. 如图甲所示，一轻弹簧的两端与质量分别是m1和的两物块相连，它们静止在光滑水平地面上。使物块m1瞬间获得水平向右的速度v0，从此时刻开始计时，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示。则m1________m2（大于，小于，等于），时间内弹簧的弹性势能最大的时刻是________。
【答案】 ①. 小于 ②. t1、t3
【解析】
【详解】[1][2]两物块与弹簧组成的系统动量守恒，根据图乙可知，时间内m1的速度始终大于m2的速度，则可知此过程中弹簧被压缩，而t1时刻弹簧被压缩至最短，此时两物块拥有共同速度v，之后m2继续加速，m1继续减速，某时刻m1速度减为零后反向加速，直至时刻t2两者速度均达到最大值，此时弹簧恢复原长，根据动量守恒定律有
整理可得
而根据图像可知
所以
t1时刻弹簧被压缩至最短，弹簧的弹性势能最大，由图知，t3时刻两物块共速，根据动量守恒，t3时刻两物块速度与t1时刻共速时速度相同，根据能量守恒，t3时刻弹簧的弹性势能最大，即t1、t3时刻弹簧的弹性势能最大。
四、实验题：本题共2小题，共12分。
12. 小赵同学用图所示的装置验证碰撞中的动量守恒。该同学使用频闪相机对碰撞前后小球运动情况进行拍摄。图中背景是放在竖直平面内的带方格的纸板，纸板平面与小球轨迹所在的平面平行，每个小方格的边长为，取，实验核心步骤如下：
（1）让小球从挡板处静止释放，从斜槽末端水平抛出后频闪照片如图（b）中的A所示。
（2）把小球静置于轨道末端，让小球从挡板处静止释放，两球在斜槽末端碰撞，碰后两小球从斜槽末端水平抛出后频闪照片分别如图（b）中的B、C所示。
（3）由图结合已知数据可计算出频闪相机闪光的周期__________s（结果保留2位有效数字）。
（4）由图结合已知数据可计算出碰懂前小球的速度__________：碰撞后小球的速度__________（结果保留2位有效数字）。
（5）若碰撞中动量守恒、则________。
【答案】 ①. 0.10 ②. 1.0 ③. 1.5 ④.
【解析】
【详解】（3）[1]小球在空中做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，则有
解得频闪相机闪光的周期为
（4））[2]小球在空中做平抛运动，水平方向做匀速直线运动，由图可知碰懂前小球速度为
[3]碰撞后小球的速度为
（5）[4]碰撞后小球的速度为
根据动量守恒可得
可得
13. 某实验小组利用图甲所示装置验证机械能守恒定律，气垫导轨上有平行于导轨的标尺，在导轨上架设两个光电门1、2，滑块上侧固定一竖直遮光条，滑块左侧所挂细线绕过定滑轮与钩码相连；细线与导轨平行，光电门1固定，其中心与标尺的0刻度线对齐。实验操作如下：
（1）如图乙，用游标卡尺测出遮光条的宽度d=________mm。
（2）实验时，接通气源后，在导轨上轻放滑块，轻推一下滑块，使其从轨道右端向左运动，发现滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间。为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端________（选填“升高”或“降低”）一些。
（3）在滑块上挂上细线与钩码，接通气源，将滑块从导轨右端由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门1、2的时间分别为t₁、t₂，由标尺读出光电门2中心所在位置的刻度x。
（4）用天平测出滑块和遮光条的总质量M及钩码质量m，遮光条的宽度用d表示，重力加速度为g，滑块运动过程中钩码始终未着地。用以上物理量写出验证机械能守恒定律的关式________。
（5）多次改变光电门2的位置，重复（3）的步骤，实验中，利用所测数据，作出关系图像如图丙所示，则当地重力加速度大小为________（结果保留三位有效数字）。
【答案】 ①. 3.30 ②. 升高 ③. 见解析 ④.
【解析】
【详解】（1）[1]游标卡尺测出遮光条的宽度为
（2）[2]依题意，滑块通过光电门1的时间小于通过光电门2的时间，说明滑块从右向左做减速运动，右端较低，为使导轨水平，可调节旋钮使轨道右端升高一些。
（4）[3]若机械能守恒定律，则有
整理，可得
（5）[4]由上一问关系式，可变形为
结合图像可知
解得
五、解答题：本题共3小题，共36分。
14. 飞行员从俯冲状态往上拉升时，会使血压降低、大脑缺血而发生黑视。针对这种情况，飞行员必须进行严格的训练。训练装置如图所示，飞行员坐在离心舱内的座椅上，座椅到转轴的距离为，离心舱在竖直平面内做匀速圆周运动。某次训练时，质量为的飞行员在转动过程中的加速度为（为重力加速度），求：
（1）飞行员匀速转动的角速度；
（2）飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小；
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程中，座椅对飞行员做的功。
【答案】（1）；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）由向心力公式
可得飞行员匀速转动的角速度为
（2）最高点对飞行员，根据牛顿第二定律
解得飞行员在圆周最高点受到座椅的支持力大小为
（3）离心舱某次从最低点转到最高点的过程，根据动能定理
解得座椅对飞行员做功为
15. 如图所示，竖直平面内粗糙水平轨道AB与竖直墙壁BC连接，一质量的滑块在与水平方向成的拉力F的作用下从A点由静止开始向右运动，经后撤去拉力F，撤去拉力F时滑块未到达B点，滑块与墙壁碰撞后原速率返回。已知水平轨道AB长为10m，拉力F=5N，滑块与水平轨道间的动摩擦因数。取重力加速度大小，求：
（1）作滑块开始运动时的受力分析图并求加速度；
（2）滑块到达B点时的速度大小；
（3）滑块从开始运动至最终停下的过程中，摩擦力的冲量。
【答案】（1）受力分析见解析，；（2）；（3）
【解析】
【详解】（1）滑块的受力分析如图
建立如图所示的直角坐标系，根据牛顿第二定律
求得
（2）滑块时的速度
走过的距离是
撤去力F后，滑块加速度
求得
（3）撤去力F后，滑块滑动的时间
滑块与墙壁碰撞后原速率返回后停下的时间
滑块从开始运动至最终停下过程中，摩擦力的冲量
16. 如图所示为某种弹射装置的示意图，该装置由三部分组成，传送带左边是足够长的光滑水平面，一轻质弹簧左端固定，右端连接着质量M=6.0kg的物块A，装置的中间是水平传送带，它与左右两边的台面等高，并能平滑对接。传送带的皮带轮逆时针匀速转动，使传送带上表面以u=2.0m/s匀速运动，传送带的右边是一半径位于竖直平面内的光滑圆弧轨道，质量m=2.0kg的物块B从圆弧的最高处由静止释放。已知物块B与传送带之间的动摩擦因数μ=0.10，传送带两轴之间的距离l=6.5m，设物块A、B之间发生的是正对弹性碰撞，第一次碰撞前，物块A静止。取求：
（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小；
（2）物块B第一次通过传送带后的速度；
（3）物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能；
（4）如果物块A、B每次碰撞后，物块A再回到平衡位置时弹簧都会被立即锁定，而当它们再次碰撞前锁定被解除，即每次碰撞前A均静止。求物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间。
【答案】（1）7m/s；（2）6m/s；（3）27J；（4）8.25s
【解析】
【详解】（1）物块B第一次滑到圆弧的最低点C时，根据动能定理有
解得，物块B第一次滑到圆弧的最低点C时的速度大小为
（2）物块B通过传送带，若一直减速，则根据动能定理可得
解得
则物块B第一次通过传送带后的速度为
（3）物块B与物块A碰撞，取向左为正方向，则根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，物块B与物块A第一次碰撞后，A、B的速度分别为
，
则物块B与物块A第一次碰撞后弹簧的最大弹性势能为
（4）物块B与物块A第一次碰撞后，滑到传送带上向右减速，根据牛顿第二定律有
可得，物块B在传送带上滑动的加速度为
则物块B在传送带上向右减速的时间为
物块B在传送带上向右减速的位移为
物块B在传送带上向左加速的时间为
则物块B在传送带上向左加速的位移为
则物块B在传送带上向左匀速的时间为
物块B与物块A第二次碰撞，取向左为正方向，则根据动量守恒有
根据机械能守恒有
解得，物块B与物块A第二次碰撞后，B的速度为
则物块B在传送带上第二次向右减速的时间为
则物块B在传送带上第二次向左加速的时间为
则物块B第一次与物块A碰撞后到第三次碰撞之间在传送带上运动的总时间为
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